太阳能热发电中Al-12.07%Si储热材料的组织结构和热稳定性

在太阳能热发电中采用Al-12.07%Si合金作为储热材料,对该材料的热稳定性进行研究。结果发现,相比0次循环的Al-12.07%Si储热材料,经2160次储热放热循环后,Al-12.07%Si储热合金中没有新组织产生,熔化起始温度仅提高了0.64%,熔化潜热仅下降9.14%,这说明该储热合金具有良好的热稳定性。     

过滤对高杂质含量的Al-12％Si合金组织和性能的影响

采用过滤器对电热法生产Al-30％Si粗合金配制的Al-12％Si合金进行了过滤除杂,研究了过滤对其微观组织及力学性能的影响.结果表明:该合金经过滤后能除去大部分Fe、Ca等杂质,使Fe相呈现出小块状或多面体状,球化趋势明显,消除了细长线状的Ca相,合金的力学性能得到明显改善,其抗拉强度已经接近纯Al配制合金.     

Al-20％Si合金初生硅宏观偏聚和细化的试验研究

利用铜楔形模铸造,通过凝固过程测温,研究了浇注温度、变质剂对Al-20％Si合金初生硅宏观偏聚的影响,及冷却速率对P、Cr和P-Cr复合变质Al-20％Si合金凝固过程中初生硅形貌和大小的影响规律.结果表明:850℃浇注得到的试样初生硅的宏观偏聚最少,就变质剂对初生硅宏观偏聚效果,Cr变质的明显改善,P-Cr复合变质与Cr变质效果相差不多,但远优于P变质;变质剂对初生硅细化和球化作用,P变质效果最好,P-Cr复合变质次之,都大幅好于Cr变质的效果;初生硅细化效果随冷却速率增加而增强,但当冷却速率在某区间时,初生硅大小随冷却速率的变化不敏感.获得宏观偏聚少,形貌好,尺寸小于20 μm的初生硅的最佳工艺条件为:采用P-Cr复合变质,850℃浇注,冷却速率大于10℃/s.     

热型连铸Al-1%Si线材的研究

在自制的水平热型连铸设备上，采用一定的工艺参数，制备出了表面呈镜面，内部组织沿轴向定向排列的柱状晶Al-1％Si线材，其与金属型生产的多晶线材相比，屈服强度提高40％，伸长率提高35．3％，导电率提高了17．3％。     

热处理对Al-12Si建筑储能材料性能的影响分析

采用不同工艺对Al-12Si合金进行热处理,并制备了相应的Al-12Si建筑储能材料,测试和分析了拉伸性能、抗压性能、耐腐蚀性能、储热性能和耐久性能。结果表明,与未进行热处理的相比,热处理尤其是退火和时效的复合热处理,有利于Al-12Si制备的建筑储能材料的拉伸性能、抗压性能、耐腐蚀性能和耐久性能;并使其相变温度保持在(22.5±0.5)℃,可使抗拉强度增加85.79%,抗压强度增加57.78%,腐蚀电位正移0.156 V,经100次循环后的质量损失率从4.53%降至0.38%。     

Sr变质后Al-28%Si合金中Si相的生长行为

采用不同的腐蚀、萃取方法,研究Sr变质后Al-28%Si合金初生Si和共晶Si相的形貌变化.结果表明,变质后合金中初生Si金相组织呈鱼骨状,萃取后是由八面体堆垛形成的长条状聚集体.SEM分析显示,Sr元素在初生硅内部并未富集,Sr的加入影响了初生硅的形核,并未影响初生Si的生长过程;变质后共晶Si表现为细而短的纤维杆状组成的脊骨状结构,能谱分析显示在共晶Si生长前端存在Sr元素的富集.游离态Sr原子在Si相表面的吸附阻止了共晶Si相的片状生长,进而形成分枝细密的珊瑚状共晶Si,Sr的加入影响了共晶Si的生长过程.     

Sr+RE在Al-40wt％Si合金中的复合变质作用

研究了Sr+RE复合变质对Al-40wt％Si合金的组织和性能的影响.结果表明,Sr+RE复合变质处理不仅对初晶硅和共晶硅具有变质作用,对枝晶α也有明显的细化作用.当RE加入量保持不变,随着Sr加入量的增加,初晶硅由角块状或大板片状先变为小块状再变为多角的大块状,边、角钝化;共晶硅由针片状变为纤维状加短杆状,最后为密实短杆状,甚至粒状;枝晶α由高度发达的树枝状转变为等轴晶,分布均匀.另外,随Sr加入量的增加,合金力学性能得到显著提高,抗拉强度提高37％,伸长率增加1倍多,硬度提高21％;当Sr加入量为0.05 wt％～0.077 wt％时,组织形貌最理想,综合力学性能最优.     

超声波对Al-20Si合金中初晶Si的影响

采用高能超声波对Al-20Si合金熔体进行处理,研究超声波以不同的导入方式对过共晶Al-Si合金中初晶Si的细化效果的影响。试验表明,在Al-20Si合金凝固过程中进行超声波处理,可以促进形核,破碎组织中粗大块片状初晶Si,减小晶粒尺寸,提高圆整度,并使其分布均匀。由于超声波的衰减效应,采用不同方式导入超声波进行处理时,对合金凝固组织的作用效果有较大区别。采用超声波导入杆在距熔体中心1/2半径处做环绕运动导入超声波,能够对初晶Si产生较好的细化效果,所获得的凝固组织细化区域更大,初晶Si分布更加均匀。     

超声波传振杆的端面面积对Al-1％Si铸锭凝固组织的影响

以Al-1% Si合金为对象,分别选取φ10mm和φ20mm两种传振杆,研究了超声波传振杆的端面面积对金属凝固组织的影响.结果表明,超声波传振杆的端面面积对Al-1% Si凝固组织有直接的影响.在相同的熔体处理条件下,使用直径小的传振杆处理金属熔体可以获得较好的细化效果.最后,从声压角度分析了产生这一现象的原因.     

热型连铸Al-1%Si合金线材的试验分析

通过在自行研发的水平式热型连铸设备上制备Al-1％Si合金线材的试验研究，分析型口温度、连铸速度及冷却能力等工艺参数对铸锭表面质量的影响，提出了制备Al-1％Si合金的优化工艺参数。同时，利用本试验制备的Al-1％Si合金线材和传统铸造多晶Al-1％Si线材作试样，分析两者的室温拉伸性能。结果表明，热型连铸制备的Al-1％Si合金线材和传统铸造多晶Al-1％Si线材相比，屈服强度提高41．4％，屈强比提高37．8％，伸长率提高49．1％，并具有良好的导电性能。     

熔体混合法细化Al-18Si合金初生Si的研究

探讨了温度诱导不可逆液液结构转变、低温熔体温度、高低温熔体混合比对熔体混合法细化Al-18Si合金初生Si的影响,研究了低温熔体温度、高低温熔体混合比对初生Si细化的作用规律,同时也对高温熔体状态及半固态低温熔体的作用机制进行了分析.结果表明,在选择高温熔体温度为1 150℃(1 h),低温熔体温度为640℃,其混合比例wL∶wH为0.5∶1时,初生Si细化效果最佳,其平均直径可细化到12 μm以下.     

两种热速处理工艺对Al-5％Fe合金组织的影响

研究了在高温过热Al-5％Fe合金熔体中分别加入Al锭和同种成分的Al-Fe合金两种热速处理工艺对Al3Fe相形貌的影响。试验表明：合金未热速处理时，Al3Fe相大多呈粗大的针片状和针状；采用Al-Fe合金热速处理时，过热温度为1000℃时Al3Fe相为较小的针状，但过热温度过高时，它又有所粗化；采用Al锭热速处理时，Al3Fe相随过热温度的提高而细化，其细化效果优于加Al-Fe合金热速处理。试验中还发现，组织中部分Al3Fe相出现分叉。花朵状的分叉更为明显。对分叉现象和花朵状的形成做了探讨。     

La、Ce对Al-24Si合金中Si相生长的作用

研究了La、Ce混合稀土对过共晶Al-24Si合金中初生Si和共晶Si形态的影响。采用不同的腐蚀、萃取方法,得到未变质和La、Ce混合稀土变质的过共晶Al-24Si合金中初生Si和共晶Si相完整的立体形貌,借助扫描电镜和能谱仪对其进行形貌观察和物相分析。结果表明,在Al-24Si合金结晶过程中,La、Ce通过在Si/Al界面前沿合金液中的富集作用,一方面抑制了Si相的长大,另一方面通过成分过冷影响Si相的长大方式,使其以非小平面即粗糙界面方式长大,改变初生Si和共晶Si相的形貌;对合金中形成的稀土化合物进行能谱分析表明,化合物中Si的摩尔分数较高,证明在稀土化合物的形成过程中部分消耗了Si原子,使初生Si和共晶Si长大时组织中Si含量减少,有效阻碍了初生Si和共晶Si的长大。     

Sb对原位Mg2Si/Al-5Si复合材料显微组织的影响

研究了Sb含量对Mg2Si／Al-5Si复合材料显微组织的影响。结果表明，随着Sb含量的增加，初生Mg2Si颗粒形貌明显发生了细化，Mg2Si形态由变质前的汉字体和枝晶状变为细小的、均匀分布的颗粒状，Mg2Si体积分数也有所增加。当Sb含量为0．4％时，细化效果达到最佳，由变质前的52μm变为25μm。当Sb含量超过0．4％后，Mg2Si颗粒尺寸开始粗化，因此，过量的Sb对Mg2Si颗粒的细化无益。Sb对Mg2Si颗粒的细化主要由于AlSb引起的异质形核作用，Sb使液相线温度和熔体表面张力扩σLV降低，对Mg2Si颗粒的细化也具有一定的作用。     

Mg对Al-5％Fe合金组织的影响

研究了Mg对Al-5％Fe合金中Al3Fe相形貌的影响。研究发现，Mg对Al-5％Fe合金中Al3Fe相的形貌产生较大影响。未加入Mg时，初生Al3Fe相大多为针状，少量为花朵状。加入Mg后，组织得到改善：初生针状Al3Fe相变小，有向花朵状转变的趋势，共晶A13Fe相长成针点状；当Mg量超过0．5％后，初生Al3Fe相的分枝加剧。     

Al-10%Mg中间合金细化Al-5%Fe合金的研究

通过改变Al-10%Mg中间合金晶粒细化剂加入量和熔体保温时间,研究了过共晶Al-5%Fe合金微观组织形态及力学性能.试验表明,在过共晶Al-5%Fe合金中加入Al-10%Mg中间合金细化剂,当加入量为1.2%、保温时间为90 min时,细化效果仍较好,Al-5%Fe合金中初生Al3Fe相由粗大板条状变为花朵状和颗粒状,尺寸明显减小,材料的强度和塑性明显提高.     

熔体混合与电磁搅拌对Al-20Si合金中初生Si相的细化效果

采用电磁搅拌和熔体混合技术制备Al-20Si合金,研究表明,单纯采用电磁搅拌技术制备Al-20Si时,会产生偏析层,其初生Si相平均尺寸在60μm以上;而采用熔体混合+电磁搅拌复合处理可使Al-20Si合金中的初生Si相尺寸降至16μm以下,并消除在单纯电磁搅拌合金边缘出现的粗大的初生Si相的偏析层。熔体混合处理处理还可以强化过共晶Al-20Si合金的电磁搅拌效果,获得良好细化效果。     

Sb对Mg-4Al-2Si合金显微组织和力学性能的影响

研究了合金元素Sb对Mg-4Al-2Si合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,加入少量的Sb(0.25%~0.75%)能有效细化汉字状Mg2Si相颗粒和α(Mg)基体组织,并在合金中形成Mg3Sb2相,提高合金的力学性能:当Sb含量为0.25%时,Mg2Si颗粒显著细化;当Sb含量为0.75%时,α(Mg)基体组织的细化效果最佳,形成了细小、均匀的α(Mg)等轴晶组织,此时合金的抗拉强度和屈服强度达到最大值;当Sb含量大于0.75%时,Mg2Si相颗粒向晶界大量偏聚并粗化,导致材料力学性能迅速下降。     

八面体Si生长基元的形成及堆垛

锶变质过共晶Al-26%Si合金的初生硅呈长短不一的鱼骨状,采用化学溶剂萃取法对合金中的硅进行分离.结果表明,Sr变质后初生硅是八面体堆垛形成的长条状聚集体,存在明显的取向连生现象;该初生硅的生长是熔体中存在的八面体Si生长基元以顶角联结方式进行堆垛的过程.     

电磁场对Al-18%Si合金凝固组织的影响

研究了在Al-18%Si过共晶铝合金凝固过程的不同温度施加不同的磁场,对合金凝固组织的影响。结果表明:随着施加直流磁场温度的降低,初生Si变得越来越长,共晶组织也变得越来越细密;随着施加交流磁场温度的降低,初生Si变得越来越粗大,共晶组织无明显变化。